一种基于机器视觉的力标准装置的制作方法

1.本实用新型涉及力学测量领域，尤其涉及一种基于机器视觉的力标准装置。


背景技术：

2.力标准装置是用于测量标准测力仪、工作测力仪、测力传感器、称重传感器等力值设备的标准仪器，在用的力标准装置有较大数量，按结构可以分为静重式、液压式、杠杆式和叠加式。力标准装置广泛应用于计量机构、生产企业、高等院校和科研院所的力值测量实验室。如图1所示为力标准装置的示意图，力标准装置主要由控制台d(含显示器f)、加载机构b、机架a等分组成。试验时，被检力值设备c的安装应保证其主轴线和力标准装置的加荷轴线相重合，并通过加载机构b以液压或机械的方式将标准力值按预定顺序自动平稳地把负荷施加到被检力值设备c上，并读取被检力值设备c上的力值测量仪e的显示值，将读取被检力值设备c的力值测量仪示值与显示器f显示的加载机构b的标准力值进行比较，以实现对被检力值设备c的力值准确度进行判定。
3.力值的准确度判定主要通过加载机构b的标准力值和被检力值设备c的力值测量仪示值的比较来实现，被检力值设备c一般需要施加的载荷点数不少于5个点，测量次数不少于3次，有时还需要测量回程和不同方位的数据，数据读取的量较大。标准力值显示于控制台d的显示器f上，而且可以通过人工设定加载机构施加的载荷来实现，由于是人工自定义设置的，一般不容易出错；而被检力值设备c上力值测量仪示值的读取受读取的方式影响较大。据调研和文献查询，现有的被检力值设备c的力值测量仪示值的读取方式有两种：
4.第一种方法是：人工读取，检定人员判断载荷加载稳定一定时间后，人工读取被检力值设备c上力值测量仪示值，并手工记录到原始记录中，再进行数据处理；
5.第二种方法是：在配有计算机的力标准装置上，当配套的计算机软件具有仪表数据读取功能，且与被检力值设备c的数据通讯接口兼容的情况下，计算机根据输入与加载机构相同的载荷点，对被检力值设备c进行力值的自动读取并数据处理。
6.上述方法存在以下缺点：
7.缺点1：人工读取被检力值设备的力值测量仪示值，由于数据量较大容易出错，数据处理比较繁琐，工作效率低。
8.缺点2：通过数据通讯接口读取被检力值设备的力值测量仪示值，但是，被检力值设备不能兼容所有的数据通讯接口，而且有些被检力值设备没有数据通讯接口或者只配有指示针式显示仪表，因而该方法无法适用所有的应用场景。


技术实现要素：

9.(一)要解决的技术问题
10.为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种基于机器视觉的力标准装置，能够兼顾测量精度、工作效率和适用性。
11.(二)技术方案
12.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：一种基于机器视觉的力标准装置，包括机架、加载机构、第一视觉采集装置、第二视觉采集装置和控制台；
13.所述机架用于承载被检力值设备，所述机架表面两侧设有立柱，所述加载机构设置于两侧的所述立柱之间，所述控制台上配有显示器可显示标准力值，所述被检力值设备上配有力值测量仪，所述第一视觉采集装置用于采集控制台显示的标准力值，所述第二视觉采集装置用于采集力值测量仪示值，所述第一视觉采集装置、第二视觉采集装置和加载机构均与所述控制台电连接。
14.进一步地，还包括对中机构，所述对中机构与所述控制台电连接，所述对中机构包括一对对中组件，所述对中组件分别设置于两侧的所述立柱上，所述对中组件用于将检力值设备的主轴线和力标准装置的加荷轴线相重合。
15.进一步地，所述对中组件包括钳具和伸缩件，所述伸缩件的一侧固定于所述立柱上，所述伸缩件的另一侧与所述钳具连接。
16.进一步地，所述钳具的钳口为v型。
17.进一步地，所述伸缩件包括气泵、流量控制器、气缸和活塞，所述活塞的一端与所述钳具连接，所述活塞的另一端活动连接于所述气缸内，所述气缸固定于所述立柱上，所述气缸上设有气管接口，所述气管接口和气泵之间连接有所述流量控制器。
18.进一步地，所述第一视觉采集装置和第二视觉采集装置通过无线连接的方式与所述控制台电连接。
19.(三)有益效果
20.本实用新型的有益效果是：通过控制台控制加载机构以液压或机械的方式进行压载测试，可以根据被检力值设备的类型选择模块化的测试方法，将标准力值按预定顺序自动平稳地把负荷施加到被检力值设备上，分别通过第一视觉采集装置和第二视觉采集装置分别采集加载机构的标准力值和被检力值设备的力值测量仪示值，并将标准力值和力值测量仪示值发送至控制台，让检测人员摆脱了重复、繁琐且易出错的数据读取工作，且能适配更多的被检力值设备，从而兼顾了测量精度、工作效率和适用性。
附图说明
21.图1为背景技术中提到的力标准装置；
22.图2为本实用新型的一种基于机器视觉的力标准装置的结构示意图；
23.图3为本实用新型的一种基于机器视觉的力标准装置的对中机构的俯视图；
24.【附图标记说明】
25.1、机架；2、加载机构；3、控制台；4、被检力值设备；5、力值测量仪；
26.6、对中机构；61、气缸；62、活塞；63、气管接口；64、流量控制器；65、气泵；
27.7、第一视觉采集装置；8、第二视觉采集装置；9、立柱；10、显示器。
具体实施方式
28.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
29.实施例一
30.请参照图2至图3所示，一种基于机器视觉的力标准装置，包括机架1、加载机构2、第一视觉采集装置7、第二视觉采集装置8和控制台3；
31.所述机架1用于承载被检力值设备4，所述机架1表面两侧设有立柱9，所述加载机构2设置于两侧的所述立柱9之间，所述控制台3上配有显示器10可显示标准力值，所述被检力值设备4上配有力值测量仪5，所述第一视觉采集装置7用于采集控制台3显示的标准力值，所述第二视觉采集装置8用于采集力值测量仪示值，所述第一视觉采集装置7、第二视觉采集装置8和加载机构2均与所述控制台3电连接。
32.具体地，所述控制台3的显示器10优选为触控屏，以便于用户操作。
33.具体地，第一视觉采集装置7、第二视觉采集装置8优选为摄像头。
34.其中，还包括对中机构6，所述对中机构6与所述控制台3电连接，所述对中机构6包括一对对中组件，所述对中组件分别设置于两侧的所述立柱9上，所述对中组件用于将检力值设备的主轴线和力标准装置的加荷轴线相重合。
35.其中，所述对中组件包括钳具66和伸缩件，所述伸缩件的一侧固定于所述立柱9上，所述伸缩件的另一侧与所述钳具66连接。
36.其中，所述钳具66的钳口为v型，由于被检力值设备4一般为圆柱体，因此钳具66的钳口采用了v型设计，从而能够保证被检力值设备4能够准确移动到预定位置。
37.其中，所述伸缩件包括气泵65、流量控制器64、气缸61和活塞62，所述活塞62的一端与所述钳具66连接，所述活塞62的另一端活动连接于所述气缸61内，所述气缸61固定于所述立柱9上，所述气缸61上设有气管接口63，所述气管接口63和气泵65之间连接有所述流量控制器64。
38.另外，其对中组件不仅限于上述提到的方式，可通过气动液压缸的方式，或伺服电机与推杆配合的方式进行实现。
39.由此，在现有技术中，在安装装置时，为了保证被检力值设备的主轴线和力标准装置的加荷轴线相重合，需要通过目测和使用钢直尺不断调整被检力值设备在工作台上的位置，不同人的视角不一样，调整的结果也不一样，人为因素影响较大，进而影响检测结果。而本实施例通过对中组件进行自动对中，减少人为因素造成的误差，从而进一步提高检测精度。
40.其中，所述第一视觉采集装置7和第二视觉采集装置8通过无线连接的方式与所述控制台3电连接，如蓝牙连接等方式。
41.本实用新型的工作原理如下：
42.1、安装时，将对中组件固定在机架1两侧的立柱9上，对中机构6由气泵65提供气源，利用流量控制器64驱动气缸61的活塞62行程来控制两边的钳口同时向中间运动，当被检力值设备4的主轴线和加载机构2的加荷轴线相重合时，钳口回到初始位置，对中机构6远离被检力值设备4；
43.2、加载机构2以液压或机械的方式根据被检力值设备4的类型选择模块化的测试方法，将标准力值按预定顺序自动平稳地把负荷施加到被检力值设备4上，由第一视觉采集装置7读取到标准力值并实时传输到控制台3上的计算机软件，由第二视觉采集装置8读取被检力值设备4的力值测量仪5上的显示值，实时传输到控制台3的计算机软件上；
44.3、当加载机构2的载荷达到预先设定的标准力值时开始计时，达到设定的稳定时
间后，计算机软件同时读取第一视觉采集装置7和第二视觉采集装置8的采集数据并对读取的力值进行数据处理，数据处理程序采用模块化管理模式，根据不同的被检力值设备4采用不同的数据处理方法，将数据处理结果与标准力值进行比较，以实现对被检力值设备4的力值测量仪示值的准确度判定，最后形成相应的测试报告存储到控制台3的数据库中以便于检索和共享。
45.由此，对于工作原理中的第二点关于加载机构2施压于被检力值设备4上的过程参照现有的技术方案即可，工作原理中的第三点关于控制台的数据处理同样参照现有的技术方案即可。
46.另外，控制台3上的计算机软件参照现有的技术方案，此处进行解释说明如下：1、通过控制台3控制加载机构2以液压或机械的方式进行压载测试，可以根据被检力值设备4的类型选择模块化的测试方法，将标准力值按预定顺序自动平稳地把负荷施加到被检力值设备4上；2、控制对中机构6，使被检力值设备4主轴线和加载机构2的加荷轴线相重合；3、按设定程序读取第一视觉采集装置7和第二视觉采集装置8的数据，并根据相应的模块处于数据自动处理和结果判断。
47.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。